对新的恒星形成图景的检验—年轻星及外流与纤维状结构的相关性研究

Based on the discovery from Herschel, a new scenario of star formation has been proposed where filaments represent a fundamental stage in the processes of star formation. Although Herschel observations are able to reveal the structure of molecular clouds and the properties of protostars, information about the star formation activity in the whole cloud, including properties of the evolved young stars and outflows, is necessary to put the new scenario into a through testing. Here we propose to do an investigation of star formation toward Aquila, IC 5146, and Cepheus OB3 with a deep near-infrared survey in J, H, Ks, and H2 bands, which will make a census of young stars down to 0.08 solar mass and a complete sample of outflows in these regions. Combining with the data from Spitzer and Herschel, these datasets will enable us to examine this new scenario in the following aspects: 1. whether the spatial distribution and physical parameters of the young stars detected in these regions are correlated with the filamentary structures of the molecular cloud; 2. the relationship between the directions of outflows from young stars and the orientations of filaments.

基于Herschel空间望远镜的最新发现，近年来提出一种不同于经典理论的新的恒星形成图景，这一图景强调了纤维状结构在恒星形成中的重要作用。对这一新的恒星形成图景的检验不仅需要Herschel等中远红外数据来提供关于纤维状结构和原恒星星周物质的重要信息，同时也需要近红外观测数据来提供关于中心星物理性质和年轻星外流的重要信息。本项目瞄准这一前沿课题，计划使用深度近红外观测数据配合Spitzer和Herschel公开数据对三个近邻恒星形成区Aquila、IC5146、Cepheus OB3进行多波段观测研究，主要科学目标包括：1. 统计分析年轻星的空间分布和物理参数与纤维状结构之间的相关性用以检验新的恒星形成图景的直接预言；2. 统计分析年轻星外流取向与纤维状结构方向之间的相关性并对纤维状结构形成模型做出限制。

银河系内的分子云通常具有纤维状结构。近年来，Herschel观测到纤维状结构普遍存在于恒星形成区中。依据Herschel的观测结果，新的恒星形成图景被提出，在这一新图景中，纤维状结构扮演重要角色，纤维状结构的碎裂坍缩是恒星形成的开端。对这一新恒星形成图景的检验不仅需要对近邻分子云中恒星形成过程的详细研究，也需要对位于更远距离的巨分子云中恒星形成过程的详细研究。最近一批巨型纤维状结构相继被发现，这些100 pc尺度的巨型纤维状结构可能与星系尺度的恒星形成过程和致密气体分布相关。研究巨型纤维状结构中的恒星形成过程对理解星系尺度的恒星形成及检验新的恒星形成图景都非常重要。我们发展了新的PSF测光程序，新的年轻星证认标准和估计恒星形成率的方法，并利用这些方法首次对已知的巨型纤维状中的恒星形成过程进行了统计研究。我们在57个巨型纤维状结构中证认了年轻星，并估计得到了46个巨型纤维状结构的恒星形成率。经过统计分析，我们发现巨型纤维状结构的恒星形成效率与近邻分子云相似。如果假设巨型纤维状结构与银河系旋臂成协，则这一结论暗示银河系内旋臂上和旋臂间的恒星形成活跃程度是相近的。我们也发现巨型纤维状结构的恒星形成率与致密气体质量显著相关，说明致密气体质量可能是决定巨分子云恒星形成过程的重要参数。本项目共支持发表3篇sci论文，其中以项目成员为第一作者的论文2篇，完成了项目预期。